一种光伏电站实时监测电路的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，更具体地，涉及一种光伏电站实时监测电路。

背景技术：

光伏发电作为非常清洁的一种能源，深受市场欢迎。光伏发电是利用光电效应把辐射的光能，通过太阳能电池板转化为电能，并经由逆变器并入交流电网的发电系统。光伏发电站由多路光伏组件阵列、汇流箱、逆变器以及并网控制箱组成，光伏发电站一般设计为几十年的使用寿命，所以对光伏发电站的运维管理变得尤为重要。

光伏发电站通常采取对若干路光伏组件阵列配合安装基准光伏板的方式，实时测试获得光伏组件阵列和基准光伏板的电压和电流，并计算光伏组件阵列的工作效率和基准光伏板的基准功率，从而判断光伏组件阵列的工作状态是否正常。由于光伏板中的电流和电压一般较小，而目前对于光伏电站中光伏组件阵列和基准光伏板的电压和电流的检测电路大多存在检测精度低的问题，所以如何提高光伏组件阵列和基准光伏板中的电压和电流的检测精度，是光伏电站监测领域普遍面临的一个问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光伏电站实时监测电路，有效提高了光伏电站中光伏组件阵列和基准光伏板中的电压和电流的检测精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光伏电站实时监测电路，包括：基准光伏板监测电路、光伏组件阵列监测电路以及单片机，所述基准光伏板监测电路和光伏组件阵列监测电路分别与单片机连接；

所述基准光伏板监测电路包括第一运算放大电路、MOSFET开关以及第二运算放大电路，所述光伏组件阵列监测电路包括第三运算放大电路和分压电路；

所述第一运算放大电路，用于在MOSFET开关导通时，对基准光伏板所在回路的短路电流进行放大适配，输出给单片机；

所述第二运算放大电路，用于在MOSFET开关关闭时，对基准光伏板所在回路的开路电压进行放大适配，输出给单片机；

所述第三运算放大电路，用于对光伏组件阵列所在回路的工作电流进行放大适配后，输出给单片机；

所述分压电路，用于对光伏组件阵列所在回路的电压分压处理后，输出给单片机；

所述单片机，用于检测第一运算放大电路、第二运算放大电路、第三运算放大电路及分压电路输出的电流及电压。

优选地，所述第一运算放大电路、第二运算放大电路以及第三运算放大电路均含有运算放大器，并且运算放大器的型号均为LM324D。

优选地，所述单片机的型号是STC15W408AS。

优选地，所述单片机通过Enab、Rxd以及Txd端口与光伏电站的系统控制器连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

本实用新型提供的光伏电站实时监测电路通过单片机控制MOSFET开关的导通或者关闭，实现检测基准光伏板的短路电流和开路电压；并通过在监测电路中设置第一运算放大电路、第二运算放大电路以及第三运算放大电路，对电流和电压信号放大处理，提高了检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种光伏电站实时监测电路结构图；

图2为本实用新型实施例公开的光伏电站实时监测电路中基准光伏板监测电路图；

图3为本实用新型实施例公开的光伏电站实时监测电路中光伏组件阵列监测电路图；

图4为本实用新型实施例公开的光伏电站实时监测电路中单片机的接口结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种光伏电站实时监测电路结构，该电路包括：基准光伏板监测电路1、光伏组件阵列监测电路2以及单片机3，基准光伏板监测电路和光伏组件阵列监测电路分别与单片机连接；基准光伏板监测电路1包括第一运算放大电路13、MOSFET开关11以及第二运算放大电路12，光伏组件阵列监测电路2包括第三运算放大电路22和分压电路21。基准光伏板监测电路1用于实时监测基准光伏板所在回路的电压和电流，光伏组件阵列监测电路2用于实时监测光伏组件阵列所在回路的电压和电流。

第一运算放大电路13用于在MOSFET开关11导通时，对基准光伏板所在回路的短路电流进行放大适配，输出给单片机3；第二运算放大电路12用于在MOSFET开关11关闭时，对基准光伏板所在回路的开路电压进行放大适配，输出给单片机3；第三运算放大电路22用于对光伏组件阵列所在回路的工作电流进行放大适配后，输出给单片机3；分压电路21用于对光伏组件阵列所在回路的电压分压处理后，输出给单片机3；单片机3用于检测第一运算放大电路13、第二运算放大电路12、第三运算放大电路22及分压电路21输出的电流及电压。

如图2和图3所示，本实用新型实施例分别公开了一种光伏电站实时监测电路中基准光伏板和光伏组件阵列的监测电路图。其中，第一运算放大电路13由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻Rcs1及第一运算放大器IC1B组成，第二运算放大电路12由电阻R1、电阻R2、电阻R3及第二运算放大器IC1A组成，第三运算放大电路22由电阻Rcs2、电阻R9、电阻R10、电阻R11及第三运算放大器IC1C组成，分压电路21由电阻R7和电阻R8组成。

基准光伏板监测电路1还包括电阻Ra、电阻Rp、电阻Rs、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3。其中，电阻Ra与第一二极管D1组成的第一并联支路，和电阻Rp与第二二极管D2组成的第二并联支路串联，基准光伏板Is1连接在第一并联支路的两端，基准光伏板Is2连接在第二并联支路的两端，第一并联支路的一端与电阻Rs串联之后连接到J1口，第二并联支路的一端连接到J2口，J1口为Vref+，即参考电压正极，J2口为Vref-，即参考电压负极。

第二运算放大电路12连接在MOSFET开关11的两端，第二运算放大电路12和MOSFET开关11连接之后的一端与J1口连接，第二运算放大电路12和MOSFET开关11连接之后的另一端与第一运算放大电路13的一端相连之后接地，第一运算放大电路13的另一端与J2口相连。

如图4所示，本实用新型实施例公开了光伏电站实时监测电路中单片机的接口结构，单片机通过Drive端口与MOSFET开关连接，单片机的Drive端口每间隔1秒输出高电平，使MOSFET开关导通，延时一段预设时间后，单片机通过Iref_test端口启动AD转换，并读取基准光伏板的短路电流，同时保存数据。AD转换完成后，单片机的Drive端口输出低电平，MOSFET开关就会关闭，延时一段预设时间后，单片机通过Vref_test端口启动AD转换，并读取基准光伏板的开路电压，同时保存数据。本实施例中，延时的预设时间均为10ms。

本实施例公开的光伏电站实时监测电路中，光伏组件阵列连接在J3口与J4口之间，J3口和J5口均为PV+口，J4口为PV-口，电阻R7和电阻R8组成的分压电路21对光伏组件阵列所在回路的工作电压分压处理后，通过Vbus_test端口输出给单片机，启动AD转换，读取光伏组件阵列的工作电压，同时保存数据。第三二极管D3与电阻R8并联组成第三并联支路，第三并联支路的一端与电阻R7串联之后连接在J3口和J5口之间，另一端与第三运算放大电路22的一端连接之后接地。第三运算放大电路22的另一端与J4口连接，光伏组件阵列所在回路的工作电流经过第三运算放大电路22放大适配处理后，通过Ibus_test端口输出给单片机，待单片机的Vbus_test端口的AD转换完成后，单片机的Ibus_test端口启动AD转换，读取光伏组件阵列的工作电流，同时保存数据。

同时，单片机通过Enab、Rxd以及Txd串口与光伏电站的系统控制器连接，Enab、Rxd以及Txd串口以中断方式等待接收光伏电站系统控制器的指令。

本实施例中，第一运算放大器IC1B、第二运算放大器IC1A以及第三运算放大器IC1C的型号均为LM324D。单片机的型号是STC15W408AS。

本实用新型实施例提供的光伏电站实时监测电路实现了实时获取光伏电站中光伏组件阵列和基准光伏板各自的电压和电流，便于实时监测光伏电站中光伏组件阵列的工作状态，提高了光伏组件阵列和基准光伏板中的电压和电流的检测精度。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型的权利范围，因此依据本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。